Back to chapter

36.4:

Реакция на гравитацию и прикосновение

JoVE Core
Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Biology
Responses to Gravity and Touch

Languages

Share

Обычно растения имеют побеги, которые выстреливают из земли и корни, которые растут вниз в почву. Как растения определяют, в каком направлении вверх, и в каком низ? Растения растут и перемещается в ответ на гравитацию, явление называется гравитропизм.Рост в направлении силы тяжести, как рост вниз у корней, называется положительным гравитропизмом. Рост в противоположном направлении, против силы тяжести, как в случае с восходящим ростом побегов, называется негативным гравитропизмом. В корнях корневой чехлик содержит специальные чувствующие гравитацию клетки статоциты.Внутри статоцитов плотные, наполненные крахмалом органеллы называемые амилопласты или статолиты оседают в ответ на гравитацию. В вертикально ориентированных корнях, статолиты селятся рядом с нижней частью каждой клетки. При повороте и ориентации корней по горизонтали, статолиты соскальзывают вниз и собираются на предыдущей вертикальной стене, которая теперь лежит в основании клетки.Это осевшие амилопласты позволяют растению почувствовать гравитацию, что приводит к несимметричному удлинению в корневом кончике;рост стимулируется в верхней части корня и подавлен в нижней части. Быстрое удлинение клетки на верхней стороне заставляет корень искривляться по мере того, как он растёт вниз. Растения также растут в ответ на касание.Например, корни многих растения перемещаются вокруг препятствий, карабкающиеся растения имеют побеги, которые обхватывают конструкции. Тигмотропизм это направленный рост, который демонстрируется растениями в ответ на касание. Корни, как правило, вырастают от объектов, которых они касаются, они могут следовать по пути наименьшего сопротивления через почву;это называется негативным тигмотропизмом.В отличие от этого, нитевидные усики восхождения растения растут по направлению к объектам, которых они касаются, иногда быстро наматываясь вокруг них;это так называемый положительный тигмотропизм. Усики очень чувствительны к касанию. Контакт со стимулом вызывает сокращение клетки со стороны контакта и удлинение клетки с бесконтактной стороны.Этот дифференциал в конечном итоге заставляет усики обернуться вокруг объекта, тем самым обеспечивая безопасность растения.

36.4:

Реакция на гравитацию и прикосновение

Гравитропизм: реакция растений на гравитацию

Высшие растения воспринимают гравитацию с помощью статоцитов – клеток, обнаруженных рядом с сосудистой тканью побегов и в колумелле корневого чехлика в корнях. Статоциты содержат наполненные крахмалом органеллы, называемые статолитами. Статолиты оседают на дно статоцита в направлении силы тяжести.

Осаждение Statolith запускает сигнальный каскад, приводящий к асимметричному распределению растительного гормона ауксина по корням и кончикам побегов. Этот процесс создает боковой градиент ауксина, при котором уровни ауксина выше на нижних сторонах корней и побегов.

В корнях более высокая концентрация ауксина на нижней стороне тормозит рост клеток. Поэтому клетки будут быстрее расширяться на верхней стороне, заставляя корень сгибаться вниз. Напротив, более высокая концентрация ауксина на нижней стороне побегов способствует размножению клеток. Клетки расширяются быстрее в нижней части, заставляя побеги загибаться вверх.

Тигмотропизм: реакция растений на прикосновение

У вьющихся растений есть усики – модифицированные побеги, которые обвиваются вокруг предметов. На концах таких усиков есть сенсорные эпидермальные клетки, которые запускают дифференцированный рост. Здесь клетки на стороне усика, который касается объекта, растут медленнее, чем на стороне, противоположной точке контакта, позволяя усикам изгибаться к объектам, которых они касаются.

Взаимодействие между тигмотропизмом и гравитропизмом

Когда вертикально ориентированный корень встречает препятствие во время роста вниз, он отрастает от точки соприкосновения. Таким образом, для вертикально ориентированных корней тигмотропизм преобладает над гравитропизмом. Однако горизонтально ориентированные корни растут вниз даже при наличии препятствий. Следовательно, путь, по которому корни проходят во время своего роста, скорее всего, регулируется взаимодействием между этими ответами.

Suggested Reading

Braam, Janet. "In Touch: Plant Responses to Mechanical Stimuli." New Phytologist. 165 (2)2005: 373–89. [Source]

Jaffe, Mordecai J, A Carl Leopold, and Richard C Staples. "Thigmo Responses in Plants and Fungi." American Journal of Botany. 89 (3)2002: 375–82. [Source]

Su, Shih-Heng, Nicole M Gibbs, Amy L Jancewicz, and Patrick H Masson. "Molecular Mechanisms of Root Gravitropism." Current Biology. 27 (17)2017: PR964–R972. [Source]